基于分級(jí)處理工藝的循環(huán)水系統(tǒng)在建筑工地廢水與雨水高效處理中的應(yīng)用與性能優(yōu)化

王 璐 孫立武 朱 杰 蘇 航 張 羽

分級(jí)處理工藝是一種將不同等級(jí)的處理單元組合在一起，逐級(jí)進(jìn)行處理，達(dá)到高效、徹底處理廢水或其他流體的方法，確保在處理過程中能夠有效去除不同種類和濃度的污染物。循環(huán)水系統(tǒng)是一種工程設(shè)施，旨在在特定的工業(yè)、商業(yè)、建筑環(huán)境中，通過循環(huán)和再利用水資源，達(dá)到節(jié)約用水、降低成本、減少環(huán)境影響的目的。建筑工地廢水與雨水高效處理是指在建筑施工過程中，對(duì)產(chǎn)生的廢水和雨水進(jìn)行有效處理，減少環(huán)境污染、節(jié)約水資源并確保符合環(huán)保法規(guī)的一系列方法和措施，旨在降低廢水和雨水對(duì)周圍環(huán)境的負(fù)面影響，同時(shí)保障施工現(xiàn)場(chǎng)的安全和衛(wèi)生。研究基于分級(jí)處理工藝的循環(huán)水系統(tǒng)在建筑工地廢水與雨水高效處理中的應(yīng)用與性能優(yōu)化措施，對(duì)于保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、降低成本、推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

1 基于分級(jí)處理工藝的循環(huán)水系統(tǒng)在建筑工地廢水與雨水高效處理中的應(yīng)用

1.1 多級(jí)處理單元

多級(jí)處理單元的合理設(shè)置，可在系統(tǒng)中引入不同的處理過程，如沉淀、過濾、生物處理等。廢水和雨水依次經(jīng)過滲透井、檢查井、雨水截污掛籃裝置、雨水棄流裝置、模塊水池、凈化系統(tǒng)等單元，水質(zhì)逐步提升（圖1），如雨水截污掛籃裝置能夠有效地去除懸浮顆粒和重質(zhì)污染物。

圖1 多級(jí)處理單元（來源：作者自攝）

多級(jí)處理單元的協(xié)同作用，能夠?qū)崿F(xiàn)廢水和雨水的全面凈化，有效地去除多種污染物。例如，經(jīng)過沉淀和過濾單元的預(yù)處理后，廢水進(jìn)入生物處理單元，微生物降解有機(jī)物，進(jìn)一步提高出水水質(zhì)。多級(jí)處理單元的靈活性，使系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同的處理需求和水質(zhì)變化，根據(jù)實(shí)際情況增加或減少處理單元，調(diào)整處理過程，充分適應(yīng)不同工地廢水和雨水處理要求[1]。

1.2 廢水回收、利用

廢水通過多級(jí)處理單元后能夠有效去除廢水中的懸浮顆粒、有機(jī)物和污染物，使廢水得到凈化。

經(jīng)過處理的廢水可以被引導(dǎo)回用于工地內(nèi)部，如將回用水用于設(shè)備清洗、路面沖洗、建筑物清潔等，取代傳統(tǒng)的自來水，在一定程度上緩解城市用水緊張的問題。建筑工地通過回收、利用廢水，可以降低用水成本，節(jié)約水資源。廢水回收還可以減少?gòu)U水排放，降低污染物的傳輸和擴(kuò)散[2]。

1.3 雨水收集系統(tǒng)

雨水收集系統(tǒng)通常包括雨水收集設(shè)施、貯水設(shè)施、過濾裝置和分配管道等組成部分（圖2），這些系統(tǒng)可以將建筑物屋頂、路面等表面收集的雨水導(dǎo)入貯水設(shè)施，然后通過過濾和處理，使雨水達(dá)到可以用于特定用途的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過分級(jí)處理工藝的循環(huán)水系統(tǒng)，能夠確保雨水在經(jīng)過適當(dāng)處理后，回用于工地的沖洗、清潔、灌溉等非飲用用途。

圖2 雨水收集系統(tǒng)（來源：網(wǎng)絡(luò)）

在建筑工地，大量的雨水可能會(huì)引發(fā)積水和水體污染問題。通過收集和利用雨水，可以降低雨水徑流量，減少水體污染。雨水收集系統(tǒng)可以通過分級(jí)處理工藝，對(duì)收集到的雨水進(jìn)行適度的凈化和過濾。通過去除懸浮物、顆粒物和其他雜質(zhì)，能夠確?；赜糜晁乃|(zhì)安全，保障工地內(nèi)部的用水質(zhì)量[3]。

1.4 靈活調(diào)節(jié)水質(zhì)

在建筑工地的廢水和雨水處理過程中，水質(zhì)可能會(huì)因?yàn)椴煌奈廴疚飦碓?、氣候變化等因素而發(fā)生變化。通過靈活調(diào)節(jié)水質(zhì)，可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)處理過程進(jìn)行精確控制，確保水質(zhì)始終滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

分級(jí)處理工藝的循環(huán)水系統(tǒng)允許對(duì)各個(gè)處理單元進(jìn)行獨(dú)立的操作和控制，例如，在廢水處理過程中，如果水中的污染物濃度升高，可以調(diào)整沉淀池的沉淀時(shí)間或添加沉淀劑量，增強(qiáng)固體顆粒的沉降效果。在生物處理單元中，可以通過調(diào)整氧氣供應(yīng)和微生物群落，應(yīng)對(duì)有機(jī)物濃度的變化。

根據(jù)不同的用途，對(duì)水質(zhì)處理工藝進(jìn)行靈活切換，如廢水需要回用于沖洗時(shí)，可以增加過濾單元，確?；赜盟乃|(zhì)達(dá)到?jīng)_洗要求。在雨水收集系統(tǒng)中，根據(jù)灌溉和清洗等不同的需要，調(diào)整雨水的處理程度，保證回用水質(zhì)量能夠適應(yīng)于不同場(chǎng)景[4]。

2 優(yōu)化建筑工地廢水與雨水處理性能的方式

2.1 優(yōu)化工藝流程

可以引入預(yù)處理單元，如粗篩或格柵，去除廢水和雨水中的大顆粒雜質(zhì)和固體物，避免對(duì)后續(xù)處理單元造成堵塞。

通過合理設(shè)置不同的處理單元，系統(tǒng)可以針對(duì)不同污染物進(jìn)行精細(xì)處理。例如，可以設(shè)置沉淀、過濾和生物處理等多級(jí)單元，分別針對(duì)懸浮物、顆粒污染和有機(jī)物進(jìn)行處理，確保廢水在經(jīng)過逐級(jí)凈化后，達(dá)到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

引入先進(jìn)的監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)、流量和運(yùn)行參數(shù)等關(guān)鍵指標(biāo)，通過反饋機(jī)制，自動(dòng)調(diào)整處理單元的操作，保障處理效果的穩(wěn)定性。系統(tǒng)還可以應(yīng)用智能化技術(shù)，如人工智能和大數(shù)據(jù)分析，對(duì)處理過程進(jìn)行優(yōu)化和預(yù)測(cè)，進(jìn)一步提高處理性能和資源利用效率。

優(yōu)化工藝流程需要考慮能源消耗和操作成本，如將生物處理單元中的好氧和厭氧工藝相結(jié)合，確保能源消耗最小化。定期維護(hù)和清潔處理設(shè)備，確保其能夠穩(wěn)定運(yùn)行，降低操作維護(hù)成本[5]。

2.2 調(diào)整運(yùn)行參數(shù)

針對(duì)不同的處理單元，可通過調(diào)整運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化其處理效果。如在生物處理單元，通過調(diào)整曝氣時(shí)間、氧氣供應(yīng)量、溫度等參數(shù)，促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)和有機(jī)物的降解，提高有機(jī)物去除率。在過濾單元中，控制濾料層的厚度和過濾速率，能夠有效地去除殘余懸浮顆粒，提高出水水質(zhì)。

通過在線監(jiān)測(cè)水質(zhì)和流量等關(guān)鍵指標(biāo)，及時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，應(yīng)對(duì)水質(zhì)波動(dòng)和污染物濃度的變化。例如，當(dāng)廢水中有機(jī)物濃度增加時(shí)，可以增加好氧池中的曝氣量和時(shí)間，保證生物處理效果。

通過節(jié)能減排，調(diào)整并優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)的性能。如通過合理地調(diào)整污泥回流比例，能夠減少能源消耗，降低廢水處理過程中的耗氧量[6]。

2.3 建立實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)督并測(cè)量廢水和雨水的水質(zhì)、流量和其他關(guān)鍵指標(biāo)，確保處理過程穩(wěn)定和合規(guī)。通過傳感器、儀表和自動(dòng)化設(shè)備獲取數(shù)據(jù)，并將其傳輸至控制中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)處理過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

當(dāng)檢測(cè)到水質(zhì)超過預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)啟動(dòng)控制策略，調(diào)整處理單元的運(yùn)行參數(shù)，確保水質(zhì)滿足要求。例如，在生物處理過程中，根據(jù)微生物活性和有機(jī)物濃度的變化情況，系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)整曝氣量和進(jìn)水量，保障處理效果。

操作人員通過云平臺(tái)遠(yuǎn)程訪問監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和控制界面，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)管，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，做出調(diào)整，提高系統(tǒng)的靈活性和響應(yīng)能力[7]。

2.4 資源回收與利用

引入廢水回收、利用，將經(jīng)過凈化處理的廢水回用于工地的非飲用用途，如沖洗、清潔等。通過多級(jí)處理單元的協(xié)同作用，使廢水得到全面凈化，去除了污染物和懸浮顆粒，確保回用水達(dá)到可用標(biāo)準(zhǔn)。通過此方式不僅減少了新鮮自來水的消耗，還有效降低了廢水排放量，達(dá)到了節(jié)約水資源的目的。

例如，將收集的雨水納入循環(huán)水流程，用于灌溉、沖洗等用途。通過過濾和處理，能夠確保雨水質(zhì)量符合要求，適用于建筑工地的各種非飲用場(chǎng)景。通過此方式不僅降低了雨水徑流對(duì)環(huán)境的影響，還為建筑工地提供了額外的水源，實(shí)現(xiàn)了資源的再利用。

探索其他資源回收途徑，如廢熱利用和能源回收。通過適當(dāng)?shù)墓こ淘O(shè)計(jì)，回收廢水處理過程中產(chǎn)生的熱能，用于供暖或其他用途，實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約。通過此方式不僅優(yōu)化了水質(zhì)處理性能，還進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的可持續(xù)性和經(jīng)濟(jì)效益[8]。

2.5 改進(jìn)技術(shù)與設(shè)備

引入先進(jìn)的高效的處理技術(shù)和設(shè)備（圖3），此類設(shè)備耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，凈化效率高，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，處理過程無氣味，處理流程簡(jiǎn)單，啟動(dòng)時(shí)間短，占地面積小，運(yùn)行費(fèi)用低，始終保持動(dòng)態(tài)平衡，能夠適應(yīng)不斷變化的處理需求。

圖3 建筑工地廢水與雨水回用循環(huán)處理設(shè)備（來源：網(wǎng)絡(luò)）

隨著科技的進(jìn)步，新的材料和工藝不斷涌現(xiàn)，可以進(jìn)一步提升廢水和雨水處理的效果。例如，引入更高效的過濾材料、更先進(jìn)的生物降解技術(shù)，可以有效提高水質(zhì)凈化效率，降低廢水中有機(jī)物和污染物的濃度。

優(yōu)化運(yùn)營(yíng)管理，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能。通過建立完善的監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)和運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并采取措施。定期維護(hù)和保養(yǎng)設(shè)備，清除污泥和雜質(zhì)，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，避免設(shè)備老化和性能下降。

通過數(shù)據(jù)分析和模擬，提高系統(tǒng)運(yùn)行的智能化水平。收集大量運(yùn)行數(shù)據(jù)，應(yīng)用數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，優(yōu)化處理過程中的運(yùn)行參數(shù)和控制策略，從而進(jìn)一步提高廢水和雨水的處理性能。模擬不同的運(yùn)行情景，尋找最佳的處理方案，提高系統(tǒng)的效率和性能[9]。

3 結(jié)語

通過合理設(shè)計(jì)和優(yōu)化處理單元，該系統(tǒng)能夠有效地凈化廢水和雨水，降低污染物排放，實(shí)現(xiàn)資源的有效回收、利用。未來，應(yīng)繼續(xù)深入研究和探索，不斷完善基于分級(jí)處理工藝的循環(huán)水系統(tǒng)，使其能夠在促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)方面發(fā)揮更大的作用。